單相PFC電路設(shè)計(jì)

功率因數(shù)校正（Power Factor Correction，PFC）技術(shù)分為無源功率因校正數(shù)和有源功率因數(shù)校正兩種，其中有源功率因數(shù)校正方式應(yīng)用最為廣泛。

PFC電路目的是使得交流輸入電流波形跟隨交流電壓，其輸入特性近可能接近電阻特性， 因此通常讓電感位于交流輸入端口或整流橋后 ，減小輸入電流的峰值，降低輸入諧波，減少輸入EMI濾波元件。

PFC電路將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，必然有一段時(shí)間交流電壓幅值小于直流電壓，因此 PFC電路通常選擇升壓電路拓?fù)?/strong> ，即一般直流側(cè)電壓高于交流電壓幅值。

（1）傳統(tǒng)有橋PFC電路

優(yōu)點(diǎn)：

1）電路簡(jiǎn)單：只需要一個(gè)功率管，且驅(qū)動(dòng)共地；

2）控制簡(jiǎn)單，單Boost電路，不存在換相，應(yīng)用成熟度高；

3）電感電流連續(xù)時(shí)，整流橋工頻切換、共模干擾小；

缺點(diǎn)：

整流橋+Boost電路，回路串聯(lián)器件多，導(dǎo)致?lián)p耗大，效率低；

** （2）傳統(tǒng)無橋PFC**

優(yōu)點(diǎn)：

1）電路簡(jiǎn)單，使用器件少，驅(qū)動(dòng)共地；

2）回路只串聯(lián)兩個(gè)器件，有利于高效率；

缺點(diǎn)：

由于電感的原因，在電壓負(fù)半周期時(shí)，L線存在對(duì)地高頻跳動(dòng)，即存在共模EMC問題；

（3）二極管鉗位無橋PFC

在地和L線、N線之間增加二極管以后，在電壓正負(fù)半周期中，二極管各續(xù)流半個(gè)周期，實(shí)現(xiàn)鉗位的作用。

優(yōu)點(diǎn)：

1）通過二極管的鉗位作用，避免電感造成L線和N線電壓對(duì)地高頻跳動(dòng)，解決共模EMC問題；

2）浪涌和雷擊時(shí)，增加的二極管可以實(shí)現(xiàn)分流，提高防浪涌能力；

缺點(diǎn)：

1）由于鉗位二極管的作用，需要兩個(gè)PFC電感，在電壓正負(fù)半周期中，各只有一個(gè)電感參與工作，電感利用率低；

2）增加了2個(gè)工頻二極管，且在CCM模式下，鉗位二極管各導(dǎo)通半個(gè)周期，對(duì)效率略有影響。

（4） 二極管鉗位無橋PFC

在地和L線、N線之間增加電容以后，在電壓正負(fù)半周期中，高頻噪聲可以通過電容短路，實(shí)現(xiàn)輸入電壓對(duì)地穩(wěn)定的作用。

優(yōu)點(diǎn)：

1）通過電容的鉗位作用，避免電感造成L線和N線電壓對(duì)地高頻跳動(dòng)，解決共模EMC問題；

2）浪涌和雷擊時(shí)，電容可以吸收部分能量，提高防浪涌能力；

缺點(diǎn)：

1）需要兩個(gè)PFC電感，在電壓正負(fù)半周期中，各只有一個(gè)電感參與工作，電感利用率低；

2）電容鉗位效果與其容值有關(guān)，其電容容值影響到輸入的無功電流和EMI抑制效果，影響到效率。

（5） 圖騰柱無橋PFC

優(yōu)點(diǎn)：

1）器件使用少，有利于高功率密度，高效率；

2）二極管各交替導(dǎo)通半個(gè)周期，無EMC問題；

缺點(diǎn)：

MOSFET的體二極管反向恢復(fù)，適合工作在DCM模式下，一般進(jìn)行多相交錯(cuò)并聯(lián)；

隨著SiC、GaN器件的普及，將二極管替換為低導(dǎo)通阻抗MOSFET，實(shí)現(xiàn)高效率高功率密度。